摘要：用阳极氧化方法制备了多孔Al，并向其孔中镀人Cu，观察到了其表现出的偏振性质。实验结果表明，镀Cu多孔A1膜确实和线栅偏振器一样表现出偏振性质。未电镀的多孔A1，在650.0nm显示出较好的偏振特性;对于电镀的样品，在1500.0nm显示出较好的偏振特性。电镀后的多孔A1膜的透射率相对降低，但偏振度明显提高。 1 引言 随着科技飞速发展，各种光电子器件不断被研制开发，如微型全固态绿光激光器、SOA四波混频波长变换器等。作为光学和光电子学中最基础、最重要的光学器件之一，偏振器更是研究的热点，它广泛应用于光隔离器、光调整器和光转换开关等。光电通信的发展大大促进了这些器件的改进和微型化，所以迫切需要一些体积小、重量轻且效率高的微偏振元件。传统的偏振器如格兰棱镜、波片堆偏振器等，由于体积大、效率低而远远不能满足要求。最近研制出的超晶格波导管已被证明是一种高效率的微偏振器，然而它的制备过程需要气相淀积或溅射，工艺复杂且花费昂贵，不利于大规模生产。 我们将Cu注入多孔AI的孔中，得到含Cu纳米列阵多孔AI，如图1所示。含Cu多孔AI膜中，金属柱相互平行，入射光波的电场沿金属柱方向的分量驱动电子作功，该分量被强烈地吸收，而垂直金属柱方向的分量不对电子作功，能够通过，因此通过薄膜的光成为偏振光。
2 结果与讨论 实用的偏振器件，不仅要消光比大，而且透射率也要好。为了检测样品在不同波长下的性能，我们测量了电镀和未电镀的多孔Al在不同波长下的透射率和消光比，示于表1和表2。
表1数据显示，多孔Al电镀后，透射率降低，这主要是由于多孔Al膜中金属柱增多，导致光学损失增大造成的。对于未被电镀的多孔Al样品，在波长为650.0nm时，透射率最大，在1500.0nm时透射率最小;对于电镀的样品，在波长为1500.0nm时透射率最大，超过60%，在波长为650.0nm时最小。所以从透射方面考虑，对于未被电镀的多孔Al，选用650.0nm的光源较好，对于电镀的样品，选用1500.0nm的光源较好。
由表2看出，未电镀和电镀的多孔Al都有偏振特性。没有电镀的多孔Al有偏振特性，这主要源于多孔Al中未被氧化的Al柱。在阳极氧化过程中O原子从孔表面扩散到Al内部，Al原子离孔很远而晶胞边界处的Al原子离孔最远，与O原子最难发生反应。所以在晶胞边界处可能存在着未被氧化的Al原子并沿着平行于孔的方向伸展，最后在晶胞边界处形成金属Al柱。镀Cu后，多孔Al中金属柱增多，在平行于金属柱方向，电场会驱动更多的电子做功，所以偏振光的P分量的衰减明显增强，而V分量的插入损失随金属柱的增多衰减较少，导致电镀后的多孔Al消光比明显增大，由电镀前的13.6dB增加到电镀后的25.6dB。 另外，表2中的数据还显示，对于未电镀的多孔Al，它的消光比在波长为1.5m时最小，在波长为632.8nm时最大。但实验中发现，波长为632.8nm的He—Ne激光器偏振面不稳定，测量误差较大。对于电镀的多孔Al，它的消光比在1500.0nm时最大，超过25dB。 目前，实验测得的消光比还较小，可能的原因有：1)A1中存在着杂质和缺陷，使多孔Al膜孔与孔不是绝对的平行，局部孔隙率也不一致，导致金属柱之间不完全平行，金属柱的密度也不均匀。2)光路中各元件的散射、吸收及表面的菲涅耳反射等光学损失。3)多孔Al膜的二向色性导致多孔Al和Cu柱之间的耦合损失。4)实验中各元件的精度及灵敏度。 3 结论 本文用电镀方法向多孔Al的孔中填入金属，形成金属列阵。实验结果表明，镀Cu多孔Al膜确实像线栅偏振器一样表现出偏振性质。把镀Cu前后的Al2O3的偏振特性相比较发现，要检测多孔Al膜的偏振特性，电镀前后所选的波长应不同，未被电镀的多孔Al，选用650.0nm的光源较好，对于电镀的样品，选用1500.0nm的光源较好;电镀后多孔A1的透射率相对降低，但偏振度明显提高。这种偏振器体积微小，制备简单，在光电集成领域有着非常广泛的应用价值。进一步的研究正在进行之中。 |
